分级变速主传动系统的设计题目29Z8公比114.docx
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分级变速主传动系统的设计题目29Z8公比114
哈尔滨理工大学
课程设计
题目：
机械系统设计课程设计
院、系：
机械动力工程学院
班级：
机械
姓名：
学号：
指导教师：
系主任：
摘要
《机械系统设计》课程设计内容有理论分析与设计计算，图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1、理论分析与设计计算：
（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算与校核。
2、图样技术设计：
（1）选择系统中的主要组件。
（2）图样的设计与绘制。
3、编制技术文件：
（1）对于课程设计内容进行自我技术经济评价。
（2）编制设计计算说明书。
关键词分级变速；传动系统设计,传动副，结构网，结构式，齿轮模数，传动比，计算转速
目录
一、课程设计目的.................................................................4
二、课程设计题目、主要技术参数和技术要求..................4
三、运动设计........................................................................4
1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式...............4
2.主传动转速图和传动系统图.....................................4
3.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差...................6
四、动力计算.............................................…………..…….7
1.传动件的计算转速.......................................................7
2.传动轴和主轴的轴径设计............................................7
3.计算齿轮模数..............................................................8
4.带轮设计.....................................................................9
五、主要零部件选择............................................................10
六、校核..............................................................................10
七、结束语.........................................................................15
八、参考文献.......................................................................15
一、课程设计目的
《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课，技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产等实践技能，达到巩固，加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型结构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主转动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册，设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
二、课程设计题目，主要技术参数和技术要求分级、
分级变速主传动系统的设计：
技术参数：
Nmin=35.5r/min，Nmax=800r/min,
Z=8级，公比为1.41；电动机功率P=3KW，电机转速n=710/1420r/min
三、运动设计
1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式
（1）确定极限转速,公比、变速级数
Nmin=35.5r/min,Nmax=800r/min;
=1.41;z=8
（2）转速数列：
35.5r/min,50r/min,71r/min,100r/min,140r/min,200r/min,280r/min,400r/min,560r/min,800r/min,共10级
（3）确定极限转速：
Rn=Nmax/Nmin=800/35.5=22.54
（4）确定结构网和结构式
（1）写传动结构式：
主轴转速级数Z=8.结构式8=22×23×24
（2）画结构网：
2.主传动转速图和传动系统图
选择电动机：
采用Y系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机绘制转速图。
3.计算齿轮齿数
（1）、齿数计算基本组：
ib1=1/
3=1/2.8,Sz=72,73,76,77,80,84,87,88……
ib2=1,Sz=72,76,78,80,82,84,86,88……
取Sz=80,小齿轮齿数分别为:
21,24
ib1=Z1/Z1’=21/59,ib2=Z2/Z2’=40/40,
第二扩大组：
ic1=1/
3=1/2.8,Sz=80,84,87,88,91,92……
ic2=
=1.41,Sz=82,84,87,89,92……
取Sz=92,小齿轮齿数:
38,24,ic1=Z3/Z3’=24/68,ic2=Z4/Z4’=38/54
（2）校核各级转速的转速误差
实际传动比所造成主轴转速误差
，其中
为实际转速，n为标准转速。
n=710r/min:
n´=710×（40/40）×（54/38）×（280/710）=398.79r/min
δ=|（398.79-400）/400|=0.31%<4.1%全部满足要求
（3）传动系统图如下：
四、动力计算
1传动件的计算转速
轴序号
电动机（0）
I轴
II轴
III轴
计算转速r/min
1420
710
280
100
100
最小齿轮的计算转速如下:
齿轮序号
I
II
III
计算转速
280r/min
100r/min
100r/min
选用齿轮精度为7级精度
2.传动轴和主轴的轴径设计
（1）传动轴轴径初定
Ⅰ轴：
p=3kw,n=280r/min,
=0.5带入公式：
=43.82mm,圆整取d=44mm
Ⅱ轴：
p=3kw,n=100r/min,
=1，
=37.18mm,圆整取d=38mm
（2）主（Ⅲ）轴轴颈直径确定：
查表选择主轴前端直径D1=90mm,后端直径D2=62mm
材料：
45钢。
热处理：
调治Hre22-28
主轴悬伸量：
a/D1=1.25--2.5a=（1.25—2.5）D1=（1.25—2.5）x（80+64/2）=90—180取a=120mm
3.计算齿轮模数及尺宽，分度圆直径
（1）计算齿轮模数
（2）计算齿轮分度圆及尺宽
d1=m1z1=4x21=84mmd1´=m1z1´=4x59=236mm
d2=m2z2=4x40=160mmd2´=m2z2´=4x40=160mm
d3=m3z3=5x24=120mmd3´=m3z3´=5x68=340mm
d4=m4z4=5x38=190mmd4´=m4z4´=5x54=270mm
B12=
m=6x4=24mmh=4mm；B34=
m=6x5=30mmh=5mm
4.带轮设计
（1）确定计算功率:
P=3kw,K为工作情况系数，查表取K=1.2，pd=kAP=1.2x3=3.6kw
（2）选择V带的型号:
根据pd,n1=1420r/min查表选择A型V带d1=90mm
（3）确定带轮直径d1,d2
小带轮直径d1=90mm
验算带速v=
d1n1/（60x1000）=
x90x1420/（60x1000）=6.69m/s
从动轮直径d2=n1d1/n2=1420x90/800=159.75mm取d2=160mm
计算实际传动比i=d2/d1=160/90=1.78
相对误差:
︱i0-i/i0︱=︱（1470/800-1.78）/（1420/800）︱=0.28%<5%合格
（4）定中心矩a和基准带长Ld
[1]初定中心距a0
0.7（d1d2）
a0
2（d1+d2））
175
a0
500取ao=340mm
[2]带的计算基准长度
Ld0≈2a0+
/2（d1+d2）+（d2-d1）2/4a0
≈2x340+
/2（90+160）+（160-90）2/4x340
≈1469mm
查[1]表3.2取Ld0=1400mm
[3]计算实际中心距
a≈a0+（Ld-Ld0）/2=340+（1400-1469）/2=305.5mm
[4]确定中心距调整范围
amax=a+0.03Ld=305.5+0.03x1400=347.5mm
amin=a-0.015Ld=305.5+0.015x1300=284.5mm
（5）验算包角:
1=1800-（d2-d1）/ax57.30=180-（160-90）/3055x57.30=166.8>170
（6）确定V带根数：
确定额定功率：
P0
由查表并用线性插值得P0=0.15kw
查表得功率增量
P0=0.13kw
查表得包角系数K
=0.99
查表得长度系数Kl=0.81
确定带根数：
Z
Pd/（P0+
P0）K
Kl=3.6/（1.07+0.15）x0.96x0.90=3.2取Z=3
五、主要零部件选择
1.轴承的选取
（1）带轮：
选用深沟球轴承，型号：
6007
（2）一轴：
选用深沟球轴承，型号：
6007
（3）二轴：
采用深沟球轴承，型号：
6006
（4）主轴：
主轴是传动系统之中最为关键的部分，因此应该合理的选择轴承。
从主轴末端到前端依次选择轴承为角接触轴承，型号：
7012C;
双列圆柱滚子轴承，型号：
NN3000K，
深沟球轴承，型号：
6004
2.键的选取
（1）带轮：
选平键：
10x8
（2）1轴：
选平键：
12x8
（3）2轴：
选平键：
12x8,12x8
（4）3轴：
选平键：
12x8,25x14
六、校核
1齿轮校核
直角圆柱齿轮的应力验算公式：
轴序号
I
I
II
II
II
II
III
III
齿轮齿数Z
21
40
59
40
54
24
38
68
模数M（mm）
4
4
4
4
5
5
5
5
分度圆d（mm）
84
160
236
160
374
190
132
270
齿根圆直径df（mm）
80
156
232
.156
369
185
127
265
齿顶圆直径da（mm）
88
164
240
164
379
195
137
275
2、主轴弯曲刚度校核
（1）主轴刚度符合要求的条件如下：
a主轴的前端部挠度
b主轴在前轴承处的倾角
c在安装齿轮处的倾角
（2）计算如下：
前支撑为双列圆柱滚子轴承，后支撑为角接触轴承架立放圆柱滚子轴承跨距L=450mm.
当量外径de=
=
主轴刚度：
因为di/de=25/285=0.088<0.7,所以孔对刚度的影响可忽略；
ks=
=2kN/mm
刚度要求：
主轴的刚度可根据机床的稳定性和精度要求来评定
3、轴承校核
I轴选用的是深沟球轴承轴承6006其基本额定负荷为13.0KN
由于该轴的转速是定值n=100r/min,所以齿轮越小越靠近轴承，对轴承的要求越高。
根据设计要求，应该对Ⅰ轴未端的轴承进行校核。
齿轮的直径d=84
Ⅰ轴传递的转矩
T=9550
=341Nm
齿轮受力
N
根据受力分析和受力图可以得出轴承的径向力为
因轴承在运转中有中等冲击载荷，又由于不受轴向力，按《机械设计》查表得
为1.0到1.2，取
，则有：
N
轴承的寿命因为
，所以按轴承1的受力大小计算：
故该轴承能满足要求。
4.润滑与密封
主轴转速高，必须保证充分润滑，一般常用单独的油管将油引到轴承处。
主轴是两端外伸的轴，防止漏油更为重要而困难。
防漏的措施有两种：
1）密封圈——加密封装置防止油外流。
。
2）疏导——在适当的地方做出回油路，使油能顺利地流回到油箱。
七、结束语
1、本次课程设计是针对《机械系统设计》专业课程基础知识的一次综合性应
用设计，设计过程应用了《机械制图》、《机械原理》、《工程力学》等。
2、本次课程设计充分应用了以前所学习的知识，并应用这些知识来分析和解决实际问题。
3、本次课程设计进一步掌握了一般设计的设计思路和设计切入点，同时对机械部件的传动设计和动力计算也提高了应用各种资料和实际动手的能力。
4、本次课程设计进一步规范了制图要求，掌握了机械设计的基本技能。
5、本次课程设计由于学习知识面的狭窄和对一些概念的理解不够深刻，以及缺乏实际设计经验，使得设计党中出现了许多不妥和错误之处，诚请老师给予指正和教导。
八、参考文献
【1】、段铁群主编《机械系统设计》科学出版社第一版
【2】、于惠力主编《机械设计》科学出版社第一版
【3】、戴曙主编《金属切削机床设计》机械工业出版社
【4】、戴曙主编《金属切削机床》机械工业出版社第一版
【4】、赵九江主编《材料力学》哈尔滨工业大学出版社第一版
【6】、郑文经主编《机械原理》高等教育出版社第七版
【7】、于惠力主编《机械设计课程设计》科学出版社
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